2023年直流调速系统复习题.pdf

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1、一、填空题1 .双闭环的调速系统的特点是：运 用（A S R的饱和非线性）实 现 了（“准时间最优”）控制，同时带来了（转速超调）。2 .在设计双闭环系统的调节器时，先 设 计（内环的A C R）,然 后 设 计（外环的A S R）。3.在双闭环调速系统中，电流调节器重要是对（电网电压波动）起调解作用；而转速调节器重要是对（负载扰动）起抗扰调节作用。4 .变电压调速是直流调速系统用的重要方法，调节电枢电压常用的三种可控制电源分别为（旋转变流机组）、（静止可控整流器）及（脉宽调制器和直流斩波变换器）。5.直流电动机的调速方法有三种，即 为（改变电枢电压调速）、（弱磁调速）和（电枢回路串电阻）调速

2、。6 .直流调速系统的静态技术指标有（调速范围D）和（静差率S）,它们的表达式分别为（。=&）和（$=包&）,它们 之间 的关 系式 为（D =3）。“m i n%mi n Q 一7 .脉中宽度调制简称（PWM）,它是通过功率管开关作用，将（恒定直流电压）转换成频率一定，宽度可调的（方波脉冲电压），通 过 调 节（脉冲电压的宽度），改变输出电压的平均值的一种变换技术。8 .调速控制系统是通过对（电动机）的控制，将（电能）转 换 成（机械能），并且控制工作机械按（给定）的运动规律运营的装置。9 .用（直流电动机）作为原动机的传动方式称为直流调速，用（交流电动机）作为原动机的传动方式称为交流调速。

3、1 0 .电气控制系统的调速性能指标可概括为（静态）和（动态）调速指标。1 1 .在电动机微机控制系统中，电 动 机 是（被控对象），微型计算机则起（控制器）的作用。1 2.总 的来说，在电动机微机控制系统中，计算机重要完毕（实时控制）、（监控）和（数据解决）等工作。1 3.模拟信号到数字信号转换涉及（采样）和（量化）两个过程。1 4 .P I D控制中P、I、D的含义分别是（比例）、（积分）和（微分）。1 5 .脉冲式传感器检测转速的方法有（M法测速）、（T 法测速）和（M/T法测速）。1 6 .从系列数据中求取真值的软件算法，通常称为（数字滤波算法）。1 7 .与模拟控制系统相比，微机数字

4、控制系统的重要特点是（离散化）和（数字化）。1 8 .数字控制直流调速系统的组成方式大体可分为三种：1.数模混合控制系统2.数字电路控制系统3.计算机控制系统1 9 .常规P I D 控制算法中可分为（位置式P I D 算法）和（增量式P I D 算法）。2 0 .微机数字控制双闭环直流调速系统硬件结构重要涉及以下部分：（主电路）、（检测电路）、（控制电路）、（给定电路）和（显示电路）。二、判断题1 .双闭环调速系统中，给定信号U n 不变，增长转速反馈系数a,系统稳定运营时转速反馈电压Uf n不变。V2.双闭环调速系统稳态运营时，两个PI 调节器的偏差输入均不为零。X3.I 型系统工程最佳参

5、数是指K=l/（2T）或&=0.7 0 7。V4.双闭环调速系统的设计过程中，一般把h=4定 义 为 按 法 设 计 的 三 阶 工 程 最 佳”参数配置。X5 .在双闭环调速系统的设计过程中，若按“三阶工程最佳”设计系统时，系统的超调量为 37.6%。V6 .在设计双闭环调速系统时，应先设计转速调节器再设计电流调节器。X7 .在双闭环系统调试中，若两个调节器采用PI 调节器，U i m 固定，想得到恒定的电流1 d m 只需调节转速反馈系数a即可。X8.在双闭环系统调试中，若两个调节器采用PI 调节器，U n m 固定，想得到固定的转速n 只需调节B即可。X9.转速单闭环调速系统当给定输入变

6、化时，输出转速不变化。X1 0 .积分或比例积分调节器的输出具有记忆和保持功能。V1 1 .转速单闭环有静差系统与无静差系统的重要区别是看调节器采用什么类型。V1 2.闭环系统的静特性与开环系统的机械特性比较，其系统的静差率减小，稳速精度变低。义13.转速闭环系统对一切扰动量都具有抗干扰能力。X14.实际工程中，无静差系统动态是有静差的，严格的讲“无静差”只是理论上的。V15.积分调节器输入偏差电压为零时，其输出电压也为零。X16.在双闭环调速系统的设计过程中，若按“I 型系统工程最佳”设计系统时，系统的超调量为5%。X17.在双闭环调速系统中，电流调节器对负载扰动没有抗扰调节作用。V18.双

7、闭环调速系统中，电动机起动过程重要是转速调节器起作用；稳定运营过程重要是电流调节器起作用。X19.双闭环调速系统中，ASR的输出量U*i是由其输入给定电压U*n和转速反馈电压Un决定的。X20.在双闭环调速系统的设计过程中，通常将电流环校正为I 系统，将转速环校正为n型系统。J21.双极性可逆PW M 变换器中的占空比夕=0 时，电机停止，即电枢两端的瞬时电压、电流为零。X22.数字控制器用于实时、在线控制方式，因此必须采用简朴、可靠和足够精确的方法来实现。（J）23.数字控制器用于实时、在线控制方式，因此其算法越先进、越复杂越好。（义）24.位置式PID算法比增量式PID算法更容易产生积分饱

8、和现象，且不便于计算机编程,所以工程实践中已很少采用了。（J）25.微机控制直流脉宽调速系统中，转速、电流调节重要是软件定期中断完毕的。V三、选择题1.限止电流冲击的最简朴方法是采用（B）（A）转速微分负反馈（B）电流截止负反馈（C）电压负反馈（D）带电流正反馈的电压负反馈2.双闭环调速系统中，在恒流升速阶段时，两个调节器的状态是（A）。（A）ASR饱和、ACR不饱和（C）ASR和 ACR者 B 饱和（B）ACR饱和、ASR不饱和（D）ACR和 ASR都不饱和3.在双闭环调速系统稳态特性的平直段，ASR工作在（A）状态、ACR工作在（A）状态；而在双闭环调速系统稳态特性的下垂段，ASR工作在（

9、C）状态、ACR工作在（B）状态（A）ASR工作在线性状态（B）ACR工作在线性状态（C）ASR工作在限幅状态（D）ACR工作在限幅状态4.在 PWM技术中，改变占空比P 值，可以实现调压的目的，试选择：Ton保持一定，使Toff在 08范围内变化，属于（B）；Tff保持一定，使Tn在 0 8范围内变化，属于（C）；Tn+Tf尸 T 保持一定，使Ton在0T范围内变化，属 于（A）（A）定频调宽法（B）定宽调频法（C）调宽调频法5.无静差调速系统中，调节器一般采用（C）调节器。（A）P 调节器（B）PD调节器（C）PI调节器6.将晶闸管当作一阶惯性环节的工作近似条件为（A）。（A）G）（B）0

10、）（C）co 7=（D）0）(z)+&e(k)-e(k-1)=Kpe(k)+(%)+Kile(k)-e(k-1)I E J=o T J j=o和T k-i 1 i-iu(k-1)=K p =Kpek-1)+K e(k)+Kdek-1)-e(k-2)I E 内 T J j=o其中K,=,6=三。由此得增量式数字P ID控制算法的差分方程公式为：ET 伏)二K”以幻 一6(攵 一1)+(幻+Kc(Z)-2c(Z-l)+e(-2)与位置式P ID算法相比，增量式P I D算法重要优点在于不容易产生积分饱和现象，需站用得存储单元更少，计算机编程也更方便。五、应用题1.P6 例 2.1.1、P11 例

11、2.2.12.设控制对象的传递函数为叱为(s)=坞(率+1)(7 +1)(为+1)(4+1)式中 K i=2；T i=0.4s；T2=0.0 8S；T3=0.0 1 5S；T4=0.0 0 5SO规定阶跃输入时系统超调量。5%。用P I调节器将系统设计成典型I型系统，试设计调节器参数并计算调节时间t s o解：用P I调节器校正时，调节器传递函数为%/)=&,上取盯=1=0.4$,并将心、7；当作小时间常数，令T=4+(=0.0 8 s+0.0 1 5s +0.0 0 5s =0.1 5则按典型I型系统校正时系统开环传递函数为W(s)=K,j中+1 3 4(TjS(工s +l)(T s +l)

12、3(T s +1)取心竿$，则52%T 2 x 2 x 0.1调节时间4 a 6T =6 x 0.1 5=0.6s所以P I调节器的参数q=0.4s ,Kpi=1；调节时间4=0.6s。3 .P 59.3-9 o4.已知电流环的动态结构图如图3所示，将该系统校正为典型I型系统，拟定电流调节器参数。(提醒：取工程最佳&=0.7 0 7时，K IT 2 i=0.5；注意小惯性环节降阶解决的条件解：(1)对动态结构图进行等效变换如下图:Ui(2)进行小惯性时间常数的近似解决：与=与+7；=0.0 0 2 +0.0 0 1 7 =0.0 0 3 7(5)；则动态结构图化简为如下图：Ui(3)选择P I

13、调节器：%S)=K,.甯拟定AC R的超前时间常数为：r,=7；=0.0 3 S取工程最佳，有1 _ 1温-2 x 0.0 0 3 7=1 3 5.1 4(1/S)又由于二 K K/qR所以有AC R的比例系数为:K,=K RKJ0.0 3 x 0.5x 1 3 5.1 440 x 0.0 5 1.0 1 3（4）校验近似条件:%=K/=1 3 5.1 4S T而满足近似条件。六、综合题1.如图1如示转速反馈直流调速系统中，已知PN=10KW,UN=220V,L=55A,n N=1 0 0 0 r/m i n,电枢电阻R a=0.5。，V-M系统主电路总电阻R=1.0 C。生产机械规定调速范围

14、D=1 0,静差率s 5%o（1）试计算额定转速降和闭环系统的开环放大倍数；（2）画出系统的静态结构图；（3）在此调速系统中，若给定电压U g n和测速发电机的励磁发生了变化，试分析直流电动机的转速n是否变化？答：1）为了满足D=10,静差率s W 5%nno,nS。(1一 5)一1 0 0 0 x 0.0 51 0 x(1-0.0 5)r/m i n=5.2 6 尸/m i n2)根 据 求 出 系 统 的 开 环 放 大 系 数由于TJ _,5=生93=0.1 92 5 V仙 吟nom1 0 0 0/m i n所以有K1m mR r 5 5 x 1.0Cend 0.1 92 5 x 5.2

15、 6=5 4.3-1=5 3.3(2)系统静态结构图为:-I d R(3)分析如下：反馈控制系统对于被负反馈环包围的前向通道上的一切扰动作用都能有效地加以克制，对反馈通道上检测元件或装置的扰动无能为力，但对给定作用的变化则惟命是从，假如给定电压发生了变化，则被调量也要跟着变化，反馈控制系统无法鉴别这种变化是正常的调节结果，还是给定电压给定的变化；假如测速发电机的励磁发生了变化，反馈电压也要改变，不能通过系统的调节作用消除这种变化，反而使电动机转速偏离了原应保持的数值。因此说，高精度的调速系统要有高精度的反馈检测元件作为保证。2.试分析下图为哪种控制系统？系统的重要组成有哪几部分？图中的L C、

16、D I、L P、S R、C R均起什么用？答：(1)此系统是微机控制的双闭环直流脉冲宽度调制调速系统。(2)系统的重要组成部分有：H型 可 逆PW M变换器和电动机组成的主电路；光电编码盘、C T 1、C T 2等组成的检测电路；转速给定部分；80 98最小系统组成的控制电路等。(3)L C：电动机正反转控制逻辑，其输入根据转矩极性和实际电流拟定基极驱动的方向；D I：鉴相电路,将光电编码盘输出的脉冲信号通过鉴相电路送到80 98的高速输入口 H S I.0作为反馈信号，形成速度闭环；S R和CR是转速环和电流环的数字控制器，根据给定和反馈的偏差信号进行P I D运算，输出控制信息。8098最小系统保护冷测倍号3.P59.3-10（按作业规定）